Введение
В даннойработе мы рассмотрим асинхронный микродвигатель 4АА50В2 (4АА50В4). Изучим его конструкциюи принцип действия, а также области его применения.
Общиесведения об асинхронных машинах
Асинхронноймашиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, укоторой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сетис постоянной частотой ω1, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрическиесопротивления. Токи вовторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частотаω2является функциейугловой скорости ротора Ω, которая в свою очередь зависит от вращающего момента, приложенного квалу.
Кмикродвигателям относят машины мощностью до 600 Вт. Асинхронные микродвигателиобщего назначения выпускаются трехфазные, однофазные и универсальные, способныеработать как в трехфазном, так и в однофазном режимах (серия УАД).
Асинхронныемикродвигатели по устройству отличаются от обычных двигателей схемой обмотки иконструкцией ротора. Они имеют короткозамкнутые роторы с обмоткой в видебеличьей клетки.
Асинхронныемикродвигатели чаще всего питаются от однофазной сети. Обмотки, питаемыеоднофазным током, могут создавать только пульсирующие поля. Асинхронныйдвигатель является наиболее распространенным типом двигателя переменного тока.
Выпускаемыезаводами асинхронные микродвигатели предназначаются для работы в определенныхусловиях с определенными техническими данными, называемыми номинальными. Кчислу номинальных данных асинхронных микродвигателей, которые указываются взаводской табличке машины, укрепленной на ее корпусе, относятся:
механическаямощность, развиваемая двигателем, Рн = P2н;
частотасети f1;
линейноенапряжение статора U1лн
линейныйток статора I1лн;
частотавращения ротора nн;
коэффициентмощности cos φ1н;
коэффициентполезного действия ηн.
1. Конструкция асинхронногомикродвигателя 4А
Асинхронный микродвигательимеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частямиявляются обмотки и магнитопровод; все остальные части — конструктивные,обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможностьвращения и т. п.
Обмотка статорапредставляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку,проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазноуложены в пазах с угловым расстоянием 120 эл.град. Фазы обмотки статорасоединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сетитрёхфазного тока. Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения(вращения) магнитного потока обмотки возбуждения, поэтому его изготавливаютшихтованным (набранным из пластин) из электротехнической стали для обеспеченияминимальных магнитных потерь.
Двигатели с высотами осивращения 280-355 мм имеют дополнительное охлаждение ротора наружным воздухом,проходящим через окна в подшипниковых щитах, по трубкам и вентиляционнымканалам ротора. Требуемая степень защиты обеспечивается вращающимисяуплотнениями.
асинхронный микродвигатель электрическаямашина
/> />
Рис. Конструкция (а) ивнешний вид (б) асинхронного микродвигателя
4АА50В2(4АА50В4):
1-сердечник статора, 2-
обмотка статора, 3-ротор,
4,6- подшипниковые щиты,
5- вал, 7- вентилятор
Станина АД.
Двигатели со степеньюзащиты IP44 имеют прилитые лапы и приливы для размещения и крепления вводногоустройства. Асинхронные двигатели имеют станины из алюминиевого сплава иличугуна.
Станины АД со степеньюзащиты IP23 имеют две конструкции. У АД станины литые чугунные с внутреннимиребрами, на которых крепится сердечник статора.
Для каждой высоты осивращения предусмотрено не более двух станин с лапами, отличающихся толькодлиной, и соответственно двух станин без лап. Подшипниковые щиты АД со степеньюзащиты IP44 выполнены из чугуна. Подшипниковые щиты АД со степенью защиты IP23имеют вид ступицы и обода, соединенных шестью ребрами-спицами.
Двигатели обоихисполнений по степени защиты имеют подшипниковые щиты с внешними замковымиповерхностями и окнами на торцевой поверхности для прохода охлаждающеговоздуха.
Конструкция активныхчастей.
Статор — неподвижнаячасть электродвигателя, чаще всего — внешняя. В зависимости от типа двигателя,может создавать неподвижное магнитное поле и состоять из постоянных магнитови/или электромагнитов, либо генерировать вращающееся магнитное поле (и состоятьиз обмоток, питаемых переменным током).
Ротор — подвижная частьэлектродвигателя, чаще всего располагаемая внутри статора. Может состоять из:постоянных магнитов, обмоток на сердечнике (подключаемых черезщёточно-коллекторный узел), короткозамкнутой обмотки («беличьеколесо» или «беличья клетка»).
Сердечники статора иротора собраны из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.
Сердечники статоров АДскрепляют сваркой или стальными скобами. Сердечники статоров АД собираютсянепосредственно в станине, опрессовываются и закрепляются кольцевыми шпонками.
Двигатели с высотами осивращения 50—160 мм, за исключением двухполюсных с высотой оси вращения 160 мм,имеют однослойные всыпные статорные обмотки. Двигатели с высотами оси вращения160— 250 мм и двухполюсные с высотой оси вращения 160 мм имеют одно-двухслойныеили двухслойные всыпные обмотки. В АД применены обмотки из подразделенныхкатушек, намотанных прямоугольным проводом.
Обмотки короткозамкнутыхроторов выполняют литыми из алюминия или его сплавов.
Конструкции подшипниковыхузлов.
В АД применены подшипникикачения средней серии: с высотами оси вращения до 160 мм — оба подшипникашариковые, с высотами оси вращения свыше 160 мм — роликовый со стороны приводаи шариковый с противоположной стороны. У АД фланцевого исполнения с высотамиоси вращения 160 — 250 мм оба подшипника шариковые.
Вводное устройство.
Для подключения АД к сетислужит вводное устройство, расположенное на верху станины в АД. Устройстводопускает присоединение к АД гибкого металлического рукава и кабелей с меднымиили алюминиевыми жилами, с резиновой или пластмассовой оболочкой. Двигателимощностью 30 кВт и выше при напряжении 220 В, а также АД с высотами осивращения 50 — 53 мм допускают присоединение кабелей только с медными жилами.Ввод кабеля производят через один или два штуцера, а также через удлинитель подсухую разделку или заливку кабельной массой.
Конструкция вводного устройствапозволяет разворачивать его корпус с фиксацией на 180°, при этом панель вместес закрепленными на ней выводными концами обмотки статора остается неподвижной.Внутри вводного устройства предусмотрен заземляющий болт для подключениязаземления или оболочки кабеля.
2. Принцип действия асинхронногомикродвигателя
Принцип действияасинхронной машины основан на использовании вращающегося магнитного поля. Приподключении к сети трехфазной обмотки статора создается вращающееся магнитноеполе, угловая скорость которого определяется частотой сети f и числом парполюсов обмотки.
Пересекая проводникиобмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно законуэлектромагнитной индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепиротора ток. В результате взаимодействия тока с результирующим магнитным полемсоздается электромагнитный момент. Если этот момент превышает моментсопротивления на валу двигателя, вал начинает вращаться и приводить в движениерабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора ω2 не равна угловойскорости магнитного поля ω1, называемой синхронной. Отсюда и названиедвигателя асинхронный, т. е. несинхронный.
Работа асинхронной машиныхарактеризуется скольжением s, которое представляет собой относительнуюразность угловых скоростей поля ω1 и ротора ω2:s=(ω1-ω2)/ω1.
Значение и знакскольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля,определяют режим работы асинхронной машины. Так, в режиме идеального холостогохода ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой частотой в одномнаправлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегосямагнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуцируется, ток ротора иэлектромагнитный момент машины равны нулю. При пуске ротор в первый моментвремени неподвижен: ω2=0, s=1.
При вращении ротора соскоростью ω2>ω1 в направлении вращения магнитного поля скольжениестановится отрицательным. Машина переходит в генераторный режим и развиваеттормозной момент. При вращении ротора в направлении, противоположномнаправлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина переходит врежим противовключения и также развивает тормозной момент. Таким образом, взависимости от скольжения различают двигательный (s=1÷0), генераторный(s=0÷-∞) режимы и режим противовключения (s=1÷+∞).Режимы генераторный и противовключения используют для торможения асинхронныхдвигателей.
3. Области применения асинхронногомикродвигателя
По условиям примененияразличают АД общего (промышленного и бытового) и специализированного назначения.
АД используют для приводамелких станков, компрессоров насосов, аппаратов магнитной записи (магнитофоны,проигрыватели, видеомагнитофоны, диктофоны, электрофоны и др.), счетных машин,оптико-механических приборов, кино- и диапроекторов, бытовых приборов (пишущиемашинки, мусородробилки, электрокомпрессоры, ножеточки), светолучевыхосциллографов, приборов вентиляторной нагрузки (бытовые вентиляторы, фены,увлажнители, потолочные вентиляторы, рукосушители, вентиляторы торговыххолодильников, воздухонагнетатели), стиральных (активатор, центрифуга) ипосудомоечных машин, домашних холодильников, мясорубок, морожениц, электроманикюрниц,машин для стрижки овец и дойки коров, медицинского оборудования и др.
АД бытового назначениясоставляют 70% от их общего количества.
Заключение
В ходе проделанной работымы выяснили, что асинхронные микродвигатели имеют огромное значение в нашейжизни. Они широко применимы во всех областях промышленности и в быту. Ониоблегчают нам работу, дают возможность обеспечить более длительное хранениепищи и её более качественное приготовление. Асинхронные двигатели также экономятнаше бесценное время. На сегодняшний день невозможно представить нашу жизнь безних.
Перечень используемойлитературы
1. Е.М. Лопухина, Проектированиеасинхронных микродвигателей с применением ЭВМ. Москва “Высшая школа”, 1980.
2. Е.М. Лопухина Асинхронныеисполнительные микродвигатели для систем автоматики. Ленинград “Энергия”, 1978.
3. В.В. Хрущёв. Электрическиемикромашины автоматических устройств. Ленинград “Энергия”, 1976.